(57)【要約】  光スイッチデータネットワークは、光データバス、光波長バス、並びに光データバス及び光波長バスによって接続された複数のノードを含む。第１のノードは、それが第２のノードに送信する通信情報を有すると判定し、第１の予約信号が光波長バス上に存在するかどうかを判定する。第１の予約信号は、ターゲット周波数を含む。第１の予約信号が光波長バス上に存在しない場合、第１のノードは、光データバスに光通信信号を注入する。光通信信号は、通信情報及び搬送波を含む。搬送波は、ターゲット周波数を含む。第２のノードは、光データバスを使用して光通信信号を受信する。第１の予約信号が光波長バス上に存在する場合、光データバスへの光通信信号の注入が延期される。
2019519178.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光データバスと、
光波長バスと、
複数のノードと、を備え、各々のノードは、前記光データバスによって前記複数のノードの他のノードに接続され、各々のノードは、前記光波長バスによって前記他のノードに接続され、
前記複数のノードの第１のノードは、
（ｉ）前記第１のノードが前記複数のノードの第２のノードに送信する通信情報を有すると判定し、
（ｉｉ）ターゲット周波数を含む第１の予約信号が前記光波長バス上に存在するかどうかを判定し、
（ｉｉｉ）前記第１の予約信号が前記光波長バス上に存在しないと判定される場合、前記光データバスに光通信信号を注入し、前記光通信信号は、前記通信情報及び搬送波を含み、前記搬送波は、前記ターゲット周波数を含み、
（ｉｖ）前記第１の予約信号が前記光波長バス上に存在すると判定される場合、前記光データバスに前記光通信信号を注入することを延期するように構成され、
前記第２のノードは、前記光データバスを使用して前記光通信信号を受信するように構成される、システム。
【請求項２】
（ｉｉｉ）の前に、
前記第１のノードは、第２の予約信号を生成し、前記光波長バスに前記第２の予約信号を注入するように構成され、前記第２の予約信号は、前記ターゲット周波数を含み、
前記複数のノードの他のノードは、前記光波長バスを使用して前記第２の予約信号を受信するように構成され、
前記他のノードのノードが前記第２の予約信号を検出する場合、そのノードは、第２の通信信号が前記ターゲット周波数を含む場合に、前記光データバスに前記第２の通信信号を注入することを延期するように構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記第１のノードは、送信機部を含み、前記送信機部は、
前記搬送波を出力する光源と、
前記光源及び前記光波長バスに結合された第１の光変調器であって、前記第１の光変調器は、予約情報により前記搬送波を変調することによって前記第２の予約信号を生成し、前記第１の光変調器は、前記光波長バスに前記第２の予約信号を注入する、前記第１の光変調器と、
前記光源及び第１の光同調モジュールに結合された第２の光変調器であって、前記第１の光同調モジュールは、前記光データバスに結合され、前記第２の光変調器は、前記通信情報により前記搬送波を変調することによって前記光通信信号を生成する、前記第２の光変調器と、を含み、
前記第１の光同調モジュールは、前記第２の光変調器から前記光通信信号を受信し、前記光データバスに前記光通信信号を注入する、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記第１のノードの前記送信機部は更に、
前記光波長バス及び前記光源に結合された第２の光同調モジュールを含み、
前記第２の光同調モジュールは、前記ターゲット周波数に同調することによって前記光波長バスから受信された波形を受信し、前記受信された波形は、前記ターゲット周波数を含み、
前記光源は、前記第２の光同調モジュールから前記受信された波形を受信し、
前記光源は、前記受信された波形に基づいて前記搬送波を出力し、
前記光波長バスは、複数の非変調光波形を運搬し、
各々の非変調光波形は、それぞれの中心周波数を有し、
前記受信された波形は、前記非変調光波形のうちの１つである、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記光源は、前記受信された波形を使用して同調される光エミッタを使用して前記搬送波を出力する、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記光源は、前記搬送波を出力し、前記搬送波は、前記光波長バスの搬送波である、請求項４に記載のシステム。
【請求項７】
前記第１のノードは、送信機部を含み、前記送信機部は、
前記光データバスに結合された第１の光同調モジュールと、
前記光波長バスに結合された第２の光同調モジュールと、を含み、
前記ターゲット周波数に前記第１の光同調モジュールを同調する前に、
前記第２の光同調モジュールは、前記ターゲット周波数に同調することによって前記光波長バスから受信された波形を受信し、
前記受信された波形は、前記ターゲット周波数を含み、
前記受信された波形が前記第１の予約信号を含む場合、前記第１の予約信号が前記光波長バス上に存在すると判定される、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記搬送波は、前記光波長バスから前記第１のノードによって受信された波形に基づいている、請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記第２のノードは、受信機部を含み、前記受信機部は、
前記光データバスに結合された第１の光同調モジュールであって、前記第１の光同調モジュールは、前記ターゲット周波数に同調することによって前記光データバスから前記光通信信号を受信する、前記第１の光同調モジュールと、
前記第１の光同調モジュールに結合された光復調器であって、前記光復調器は、前記第１の光同調モジュールから前記光通信信号を受信し、前記光通信信号から非変調通信信号を生成する、前記光復調器と、を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記第２のノードの前記受信機部は更に、前記ターゲット周波数を含む光局所的発振器波形を出力する光源を含み、
前記第２のノードの前記受信機部は更に、前記光波長バス及び前記光源に結合された第２の光同調モジュールを含み、前記第２の光同調モジュールは、前記ターゲット周波数に同調することによって前記光波長バスから受信された波形を受信し、前記受信された波形は、前記ターゲット周波数を含み、
前記光源は、前記第２の光同調モジュールから前記受信された波形を受信し、
前記光源は、前記受信された波形に基づいて前記光局所的発振器波形を出力し、
前記光波長バスは、複数の非変調光波形を運搬し、
各々の非変調光波形は、それぞれの中心周波数を有し、
前記受信された波形は、前記非変調光波形のうちの１つである、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記光データバスに前記光通信信号を注入することが閾値の遅延時間よりも長く延期される場合、前記注入することが取り消される、請求項１に記載のシステム。
【請求項１２】
方法であって、
（ｉ）第１のノードが第２のノードに送信する通信情報を有すると判定することを備え、前記第１のノード及び前記第２のノードは、複数のノードのノードであり、前記複数のノードの各々のノードは、光データバス及び光波長バスによって前記複数のノードの他のノードに接続され、前記方法は更に、
（ｉｉ）第１の予約信号が前記光波長バス上に存在するかどうかを判定することを備え、前記第１の予約信号は、ターゲット周波数を含み、前記方法は更に、
（ｉｉｉ）前記第１の予約信号が前記光波長バス上に存在しないと判定される場合、前記光データバスに光通信信号を注入し、前記光データバスを使用して前記第２のノードにおいて前記光通信信号を受信することを備え、前記光通信信号は、前記通信情報及び搬送波を含み、前記搬送波は、前記ターゲット周波数を含み、前記方法は更に、
（ｉｖ）前記第１の予約信号が前記光波長バス上に存在すると判定される場合、前記光データバスに前記光通信信号を注入することを延期することと、を備える、方法。
【請求項１３】
（ｉｉｉ）の前に、
前記第１のノードにおいて、第２の予約信号を生成することを更に備え、前記第２の予約信号は、前記ターゲット周波数を含み、前記方法は更に、
前記光波長バスに前記第２の予約信号を注入することと、
前記複数のノードの別のノードにおいて、前記光波長バスを使用して前記第２の予約信号を受信することと、
前記他のノードが前記第２の予約信号を検出し、第２の通信信号が前記ターゲット周波数を含む場合、前記他のノードにおいて、前記光データバスへの前記第２の通信信号の注入を延期することと、を更に備える、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記第１のノードは更に、光源、第１の光同調モジュール、第１の光変調器、及び第２の光変調器を含み、
前記方法は更に、
前記光源によって、搬送波を出力することと、
前記第１の光変調器によって、予約情報により前記搬送波を変調することによって前記第２の予約信号を生成することと、
前記第１の光変調器によって、前記光波長バスに前記第２の予約信号を注入することと、
前記第２の光変調器によって、前記通信情報により前記搬送波を変調することによって前記光通信信号を生成することと、
前記第１の光同調モジュールによって、前記光データバスに前記光通信信号を注入することと、を備える、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記第１のノードは更に、第２の光同調モジュールを含み、
前記方法は更に、
前記ターゲット周波数に前記第２の光同調モジュールを同調することと、
前記第２の光同調モジュールによって、前記光波長バスから受信された波形を受信することと、
前記光源によって、前記第２の光同調モジュールから前記受信された波形を受信することと、
前記光源によって、前記受信された波形に基づいて前記搬送波を出力することと、
を備え、
前記光波長バスは、複数の非変調光波形を運搬し、
各々の非変調光波形は、それぞれの中心周波数を有し、
前記受信された波形は、前記非変調光波形のうちの１つである、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記第１のノードは、前記光データバスに結合された第１の光同調モジュール及び前記光波長バスに結合された第２の光同調モジュールを含み、
前記方法は更に、
前記ターゲット周波数に前記第２の光同調モジュールを同調することと、
前記第２の光同調モジュールにおいて、前記光波長バスから受信された波形を受信することであって、前記受信された波形は、前記ターゲット周波数を含む、前記受信することと、
前記受信された波形が前記第１の予約信号を含む場合、前記第１の予約信号が前記光波長バス上に存在すると判定することと、を備える、請求項１２に記載の方法。
【請求項１７】
前記搬送波は、前記光波長バスから前記第１のノードによって受信された波形に基づいている、請求項１２に記載の方法。
【請求項１８】
前記第２のノードは、第１の光同調モジュール及び光復調器を含み、
前記方法は更に、
前記ターゲット周波数に前記第１の光同調モジュールを同調することと、
前記第１の光同調モジュールによって、前記光データバスから前記光通信信号を受信することと、
前記光復調器によって、前記光通信信号から復調通信信号を生成することと、を備える、請求項１２に記載の方法。
【請求項１９】
前記第２のノードは更に、第２の光同調モジュール及び光源を含み、
前記方法は更に、
前記ターゲット周波数に前記第２の光同調モジュールを同調することと、
前記第２の光同調モジュールによって、前記光波長バスから受信された波形を受信することと、
前記光源によって、前記第２の光同調モジュールから前記受信された波形を受信することと、
前記光源によって、前記受信された波形に基づいて光局所的発振器波形を出力することと、を備え、
前記光波長バスは、複数の非変調光波形を運搬し、
各々の非変調光波形は、それぞれの中心周波数を有し、
前記受信された波形は、前記非変調光波形のうちの１つである、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記光データバスに前記光通信信号を注入することが閾値の遅延時間よりも長く延期される場合、前記注入することが取り消される、請求項１２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願
本出願は、２０１６年６月１日に出願され、「Ａｎ  Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ−Ｓｗｉｔｃｈｅｄ  Ｄａｔａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ」と題する米国仮特許出願第６２／３４４，１０７号の利益を主張し、それらの全てが、全ての目的で参照により以下に組み込まれる。
【背景技術】
【０００２】
コンピューティングデバイスの間のデータ通信は、データネットワークを使用して確立される。データネットワークは、コンピューティングデバイス（「ノード」）の各々に設置されたネットワークインタフェース及びそれらのネットワークインタフェースを相互に接続する電気又は光物理媒体を含む。通信情報は、電気又は光信号に変換され、次いで、物理媒体を使用してノードの間で運搬される。複数のノードを構成する通信ネットワーク（マルチノードネットワークと称されることもある）を実現するために、ハブ、スイッチ、又はルータの形式にあるネットワーク集約デバイス（ＮＡＤ）は、データの流れを発信ノードからデータの宛先ノードにルーティングするために使用されることが多い。
【０００３】
いくつかの構成では、ＮＡＤは、直接物理接続（若しくは、リンク）、又は他のＮＡＤを通じた間接物理接続のいずれかを通じて、ネットワークの全てのノード、又はネットワークのノードのサブセットに接続される。ノードの間の完全接続（例えば、全対全接続）は、実用的な目的で極めて複雑になることがある。
【０００４】
いくつかの構成では、多くのノードを有するネットワークは、ＮＡＤの階層的な層を定義することによって実現され、それによって、同一のレベル上のノードは、上位階層レベルのルーティングノード／ＮＡＤの支援により接続され、通信する。光通信ネットワークでは、ＮＡＤの間のデータ通信（例えば、物理媒体を使用したもの）は、光波によって伝達されることが多く、そこでは、ＮＡＤは、信号／データの電気的な具体的表現を扱う。よって、ＮＡＤは、電気−光、光−電気、及び光−電気−光信号の変換モジュールを含むことが多い。それらのモジュールは、ＮＡＤのエネルギー効率、及び複雑性に悪影響を及ぼすことがある。更に、ＮＡＤは、ノード及び他のＮＡＤへの物理接続が行われるポートの数が制限される。よって、ＮＡＤデータトラフィック処理能力は、各々のＮＡＤの内部処理及びネットワークインタフェースのスループットによって限界が定められることが多い。そのようにして、従来のデータネットワークアーキテクチャは、エネルギー効率と共に拡張性における根本的な制限に直面する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
いくつかの実施形態では、光スイッチデータネットワークは概して、光データバス、光波長バス、及び複数のノードを含む。各々のノードは、光データバス及び光波長バスによって複数のノードの他のノードに接続される。複数のノードの第１のノードは、第１のノードが複数のノードの第２のノードに送信する通信情報を有すると判定し、ターゲット周波数を含む第１の予約（サブスクリプション）信号が光波長バス上に存在するかどうかを判定するように構成される。第１の予約信号が光波長バス上に存在しないと判定される場合、光通信信号は、光データバスに注入される。光通信信号は、通信情報及び搬送波を含む。搬送波は、ターゲット周波数を含む。第１の予約信号が光波長バス上に存在すると判定される場合、光データバスに光通信信号を注入することを延期する。第２のノードは、光データバスを使用して光通信信号を受信するように構成される。
【０００６】
いくつかの実施形態では、複数のノードを有する光スイッチデータネットワークを使用してデータを交換する方法は概して、第１のノードが第２のノードに送信する通信情報を有すると判定することを含む。第１のノード及び第２のノードは、複数のノードのノードである。複数のノードの各々のノードは、光データバス及び光波長バスによって他のノードに接続される。第１の予約信号が光波長バス上に存在するかどうかが判定される。第１の予約信号は、ターゲット周波数を含む。第１の予約信号が光波長バス上に存在しないと判定される場合、光通信信号は、光データバスに注入される。光通信信号は、光データバスを使用して第２のノードにおいて受信される。光通信信号は、通信情報及び搬送波を含む。搬送波は、ターゲット周波数を含む。第１の予約信号が光波長バス上に存在すると判定される場合、光データバスへの光通信信号の注入が延期される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】ツリー階層を使用して構成された従来技術の光データネットワークの簡易概略図である。
【図２】ファットツリー階層を使用して構成された従来技術の光データネットワークの簡易概略図である。
【図３Ａ】いくつかの実施形態に従った、光スイッチデータネットワークの簡易概略図である。
【図３Ｂ】いくつかの実施形態に従った、光スイッチデータネットワークの簡易概略図である。
【図３Ｃ】いくつかの実施形態に従った、光スイッチデータネットワークの簡易概略図である。
【図４】いくつかの実施形態に従った、図３Ａ〜Ｃに示されるネットワークと同様の光スイッチデータネットワークのセグメントの簡易概略図である。
【図５Ａ】いくつかの実施形態に従った、図３Ａ〜Ｃに示されるネットワークと同様の光スイッチデータネットワークのノード部分の簡易概略図である。
【図５Ｂ】いくつかの実施形態に従った、図３Ａ〜Ｃに示されるネットワークと同様の光スイッチデータネットワークのノード部分の簡易概略図である。
【図６Ａ】いくつかの実施形態に従った、光スイッチデータネットワークにおける衝突回避のための簡易化された例示的な処理のフローチャートである。
【図６Ｂ】いくつかの実施形態に従った、光スイッチデータネットワークにおける衝突回避のための簡易化された例示的な処理のフローチャートである。
【図７】いくつかの実施形態に従った、光スイッチデータネットワークにおける衝突回避のための簡易化された例示的な処理のフローチャートである。
【図８】いくつかの実施形態に従った、光スイッチデータネットワークにおける衝突回避のための簡易化された例示的な処理のフローチャートである。
【図９】いくつかの実施形態に従った、光スイッチデータネットワークにおける衝突回避のための簡易化された例示的な処理のフローチャートである。
【図１０】いくつかの実施形態に従った、光スイッチデータネットワークにおける衝突回避のための簡易化された例示的な処理のフローチャートである。
【図１１】いくつかの実施形態に従った、光スイッチデータネットワークにおける衝突回避のための簡易化された例示的な処理のフローチャートである。
【図１２】いくつかの実施形態に従った、光スイッチデータネットワークにおける衝突回避のための簡易化された例示的な処理のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
光スイッチ（又は、波長スイッチ）データネットワークシステムなど、ネットワークシステムを使用してデータをルーティングし、データ衝突回避を実行する改善された方法及びシステムが開示される。開示される光スイッチデータネットワークシステムは、光スイッチデータネットワークのノードとＮＡＤとの間でデータを効率的にルーティングする。いくつかの実施形態では、光スイッチデータネットワークシステムは、（１）リングトポロジにおいてノード／ＮＡＤを構成することによって、（２）光波長（ターゲット周波数）を、発信ノードから宛先ノードに送信される特定の送信に割り当てることによって、（３）ターゲット周波数を有する搬送波形を変調することによって、（４）宛先ノードにおける波長選択素子（例えば、光同調モジュール）をターゲット周波数に設定することによって、（５）発信ノードから変調搬送波形を送信することによって、及び（６）宛先ノードにおいて変調搬送波形を受信することによって実施される。よって、光スイッチデータネットワークシステムのノードとＮＡＤとの間で並列処理が有益に実現される。
【０００９】
いくつかの実施形態では、光スイッチデータネットワークシステムのノード／ＮＡＤは、分散的衝突回避システムを実施する。衝突回避は、同一の物理バス（例えば、光データバス）の複数のノード／ＮＡＤが、同一のターゲット周波数の通信信号を同時に送信する（例えば、同一の波形又は同一のターゲット波長を使用して）ことを排除するように実施される。集中的ネットワークスケジューリング構成要素を簡易化又は排除することができることを理由に、分散的（ノードレベル）衝突回避及び波長ルーティングは、ネットワークの複雑度を有益に減少させる。加えて、本明細書で説明されるノードが急速に同調可能であることを理由に、サブマイクロ秒の再構成可能なネットワークスイッチングが達成される。
【００１０】
いくつかの実施形態では、光スイッチデータネットワークのノード／ＮＡＤは、光通信信号を交換するための光データバスによって接続される。ノード／ＮＡＤはまた、光波長バスによって接続される。光波長バスは、変調搬送波を使用してネットワーク衝突回避システムの一部として、並びにノードに非変調搬送波を提供するために有益に使用されてもよい。加えて、非変調搬送波は、それぞれのノードの光エミッタ（例えば、レーザ）を同調するために使用されてもよく、又は搬送波若しくは光局所的発振器波形としてノードによって直接使用されてもよい。
【００１１】
ノードが別のノードにデータを送信することができる前、送信ノードは、全ての他のノードに、送信に必要な波長又は周波数が現在使用中であることを示す必要がある。いくつかの実施形態では、したがって、衝突回避は、送信ノードによって、光波長バスに予約信号を注入することを含む。予約信号は、光データバス上で光通信信号を送信するための送信ノードによって使用される搬送波と同一であるターゲット周波数を含む変調搬送波又は波形である。よって、搬送波上での予約信号の存在は、搬送波がノードのうちの１つによって現在使用中であることのしるしであり、よって、他のノードは、同一の搬送波を同時に使用するいずれの試みを回避する。予約信号は、いくつかの実施形態では、予約情報によりターゲット周波数の搬送波を変調することによって形成される。いくつかの実施形態では、予約情報は、既知の識別シーケンスである。いくつかの実施形態では、予約情報は、送信ノード及び／又は光通信信号の属性（例えば、信号長／期間／優先度）と関連付けられた情報を含んでもよい。いくつかの実施形態では、予約情報は、ネットワークスケジューリング情報を有益に含むことができる。
【００１２】
光スイッチデータネットワークの別のノードは、光波長バス上で予約信号の存在を検出し、予約信号の周波数における送信を延期させ、一時停止させ、自制し、取り消し、又は中止する。いくつかの実施形態では、他のノードが異なる周波数において別の宛先ノードと、又は同一の宛先ノードと通信するように別の周波数に同調することが可能である場合、他のノードは、別のターゲット周波数を選択してもよい。
【００１３】
図１は、ツリー階層を使用して構成された従来技術の光データネットワーク１００の簡易概略図である。示される光データネットワークは、ノード１０１ａ〜ｂ及びＮＡＤ１０２ａ〜ｅを含み、数ある他のノートおよびＮＡＤはラベル付けされない。ノード１０１ａがノード１０１ｂとデータを交換するために、データは、この実施例においてＮＡＤ１０２ａ〜ｅの各々を通る必要がある。
【００１４】
ネットワーク１００のような従来の光データネットワークは、ツリー階層において上位であるＮＡＤの間でより高いデータ帯域幅を提供するように最適化されることが多い。これは、ファットツリー階層を使用して構成された従来技術の光データネットワーク２００の簡易概略図である図２において例示される。光データネットワークは、ノード２０１ａ〜ｂ及びＮＡＤ２０２ａ〜ｅを含み、数ある他のノートおよびＮＡＤはラベル付けされない。ネットワーク接続の間の帯域幅は、可変の太さの線を相互接続することによって示されるように変化し、より太い線は、より低い帯域幅通信経路を示すより細い線と比較して、より高い帯域幅通信経路を示す。しかしながら、上記言及された従来のネットワークアーキテクチャ１００及び２００の両方はなお、コスト及び電力消費がかかる大量の高スループットＮＡＤを必要とする。
【００１５】
図３Ａ〜Ｃは、いくつかの実施形態に従った、光スイッチデータネットワークシステム３００の簡易概略図である。光スイッチデータネットワークシステム３００は概して、リングトポロジにおいて物理バス３１０によって接続されたノード３０１ａ〜ｈを含む。加えて、図３Ｃは、ノード３０１ａ〜ｈ及び３５１ａ〜ｇが、共に連結された複数のリングにおいて接続された実施形態を例示する。例示される実施例では、第１の物理バス３１０（リングトポロジにおいてノード３０１ａ〜ｈを有する）及び第２の物理バス３５０（リングトポロジにおいてノード３５１ａ〜ｇ及び３０１ｃを有する）の両方は、ノード３０１ｃを含み、それによって、両方のリングがノード３０１ｃによって共に接続又は連結される。追加の実施形態は、いずれかの適切な数のノードのリングを共に潜在的に連結することができる。物理バス３１０／３５０は、物理バスの経路において、信号バッファ、信号増幅器、フィルタ、又は他の仲介モジュールを含んでもよい。信号ルーティング指示子３０２ａ〜ｄは、図３Ａに示され、信号ルーティング指示子３０２ｅ〜ｉは、図３Ｂに示される。簡易化のために、８つのノード（３０１ａ〜ｈ）のみが示される。しかしながら、光スイッチデータネットワークシステム３００は、いずれかの適切な数のノードを含んでもよい。いくつかの実施形態では、ノード３０１ａ〜ｈのうちの１つ以上は、別の同様のネットワークに接続し、又はネットワーク１００若しくはネットワーク２００などの従来のネットワークに接続することができるＮＡＤである。
【００１６】
図３Ａは、信号ルーティング指示子３０２ａ〜ｄによって表されるように、ノード３０１ａ〜ｈのサブセットの間でデータがルーティングされることを示す。説明を容易にするために、信号ルーティング指示子３０２ａ〜ｄは、物理バス３１０を交差するとして（例えば、ノード３０１ａ〜ｈの間を直接伝播する）例示され、それによって、どのノードがどの他のノードと通信し、又はどの他のノードに送信しているかを示す。しかしながら、ノード３０１ａ〜ｈの間で交換されるデータ信号は、物理バス３１０を使用して運搬される。信号ルーティング指示子３０２ａによって示されるように、ノード３０１ａは、ノード３０１ｆにデータを送信し（物理バス３１０を介して）、信号ルーティング指示子３０２ｂによって示されるように、ノード３０１ｂは、ノード３０１ｅにデータを送信し、信号ルーティング指示子３０２ｃによって示されるように、ノード３０１ｇは、ノード３０１ｃにデータを送信し、信号ルーティング指示子３０２ｄによって示されるように、ノード３０１ｈは、ノード３０１ｄにデータを送信する。
【００１７】
図３Ｂは、ノード３０１ａ〜ｈのサブセットの間で、光スイッチデータネットワークシステム３００内でデータがルーティングされる別の実施例を提供する。信号ルーティング指示子３０２ｅによって示されるように、ノード３０１ａは、ノード３０１ｈにデータを送信し（物理バス３１０を介して）、信号ルーティング指示子３０２ｆによって示されるように、ノード３０１ｂは、ノード３０１ｄにデータを送信し、信号ルーティング指示子３０２ｇによって示されるように、ノード３０１ｅは、ノード３０１ｃにデータを送信し、信号ルーティング指示子３０２ｈによって示されるように、ノード３０１ｇは、ノード３０１ｆにデータを送信し、信号ルーティング指示子３０２ｉによって示されるように、ノード３０１ｈは、ノード３０１ｇにデータを送信する。
【００１８】
図３Ｃに例示されるように、いくつかの実施形態では、複数の「リング」が接続され、各々のリングは、共通して１つ以上のＮＡＤを有する。示される実施例では、ノード３０１ｃは、物理バス３１０及び物理バス３５０に共通するＮＡＤである。よって、光通信信号は、ノード３５１ａ〜ｇのいずれかとノード３０１ａ〜ｈのいずれかの間で交換されてもよい。光スイッチデータネットワークシステム３００は、簡易化のために省略された他の要素を含んでもよい。
【００１９】
光の複数の波長は、ノード／ＮＡＤ（３０１ａ〜ｈ及び３５１ａ〜ｇ）の間で並列処理を実現すると共に、開始コンピューティングデバイスから宛先コンピューティングデバイスへの情報のルーティング及び配信を実施するために物理バス３１０／３５０内で使用される（例えば、物理バス３１０／３５０上で運搬される）。いくつかの実施形態では、その放射する波長又は放射する複数の波長を変化させ又は調整することが可能な１つ以上の光源は、物理バス３１０／３５０によって接続されたノード／ＮＡＤ（３０１ａ〜ｈ及び３５１ａ〜ｇ）の間でデータのルーティングを実施するために利用される。いくつかの実施形態では、ノード３０１ａ〜ｇ／３５１ａ〜ｇのネットワークインタフェースは、複数の波長の中でそれらの波長を放射し及び／又は変化させることが可能な光源を備える。
【００２０】
示されるように、ノード（３０１ａ〜ｇ、３５１ａ〜ｇ）は、リングトポロジを有する共通光経路（３１０／３５０）に接続される。物理的に、リングは、光ファイバなどの光導波管の直列セグメントで構築される。所与の時に信号のルーティングの一部として、各々のノード（３０１ａ〜ｇ、３５１ａ〜ｇ）は、特定の波長（例えば、ターゲット周波数）の光信号を受信するように割り当てられる。光通信信号を受信するときの所望の（例えば、ターゲットとされ又はアドレス指定された）ノードは、波長選択素子を利用することによって物理バス（３１０／３５０）から受信された光通信信号を除去する（例えば、断絶させる）。所望のノードにデータを送信するために、発信（又は、送信）ノードは、その内部光源の波長を変更し、それによって、放射波長は、宛先ノードの選択された又は割り当てられた波長に一致する。データは次いで、（ネットワーク）制御デバイス（図３Ａ〜Ｃには図示されない）によって割り当てられた波長の光波を変調することによって波長一致光波上でロードされる。変調光波は続いて、宛先ノードに到達するまでデータバスに沿って伝搬し、そこでは、その受信波長選択素子は、データバスから光波を抽出し、互換性を有する光検出器を使用して光波により搬送された変調を検出することによって、伝達された通信情報を回復する。説明される方式では、ノードのセットは、従来のネットワークアーキテクチャにおいて一般的である（又は、従来のネットワークアーキテクチャに存在する）ように、ネットワークスイッチ又はルータを含めることを省くと共に、相互に非ブロッキング通信を達成することができる。
【００２１】
図４は、いくつかの実施形態に従った、光スイッチデータネットワークシステム４００（光スイッチデータネットワークシステム３００と同様の）のセグメントの簡易概略図である。セグメントは概して、第１のノード４２０ａ、第２のノード４２０ｂ、及び物理バス４１０を含む。ノード４２０ａ〜ｂは、ノード３０１ａ〜ｈ、３５１ａ〜ｇと同様である。物理バス４１０は、光波長バス４１２及び光データバス４１４を含む。いくつかの実施形態では、光スイッチデータネットワークシステム４００は、簡易化のために省略された１つ以上の追加のノードを含む、他のモジュール又は要素を含む。
【００２２】
示されるように、第１のノード４２０ａ及び第２のノード４２０ｂ、並びにいずれかの追加のノードは、光波長バス４１２及び光データバス４１４によって相互に結合される。光波長バス４１２は、ノード（例えば、４２０ａ〜ｂ）の各々に、変調及び非変調光波形を含む光搬送波を運搬する。光データバス４１４は、ノード（例えば、４２０ａ〜ｂ）の各々に、変調光通信信号を運搬する。いくつかの実施形態では、ノード４２０ａ〜ｂのうちの１つ若しくは両方（及び／又は、他の追加のノードのいずれか）はＮＡＤである。光スイッチデータネットワークシステム４００の詳細は、図６Ａ〜Ｂを参照して議論される。
【００２３】
いくつかの実施形態では、光周波数コームジェネレータ４１６（例えば、ネットワーク制御デバイス４１７の）は、光波長バス４１２に結合される。光周波数コームは、周波数ドメインにおいて均一の間隔の放射線（トーン）によって特徴付けられるマルチ線光エミッタを表す。いくつかの実施形態では、光周波数コームジェネレータ４１６は、固定された波長の間隔による複数の（例えば、数十、数百、又は数千の）非変調光波形を生成し、光波長バス４１２に非変調光波形を注入する（例えば、発射する）ように構成される。いくつかの実施形態では、単一の開口部から少なくとも２つのトーンを放射することができる光源（例えば、光周波数コームジェネレータ４１６内の）は、光波長バス４１２に結合される。
【００２４】
ノード５２０ａ／ｂ（例えば、光スイッチデータネットワークシステム３００又は４００と同様である光スイッチデータネットワークシステム５００において使用するための）の詳細は、図５Ａに示される。ノード５２０ａ／ｂは、光スイッチデータネットワークシステム５００のノードである。示される実施例では、ノード５２０ａ／ｂは、ノード４２０ａ〜ｂのいずれかと同様である。例えば、ノード５２０ａは、発信ノードであってもよく、ノード５２０ｂは、宛先ノードであってもよい。いくつかの実施形態に従って、ノード５２０ａ／ｂは概して、光モジュール５３０、コントローラモジュール５５０（例えば、修正された４０／１００ギガビットイーサネット（登録商標）モジュール、又は他の適切なネットワーキングモジュール）、波長スイッチ光モジュール５６０、及び接続５８０ａ〜ｍを含む。光モジュール５３０は概して、送信機光モジュール５３５及び受信機光モジュール５４０を含む。コントローラモジュール５５０は概して、波長スイッチコントローラモジュール５５１、デジタル−アナログ変換器（ＤＡＣ）モジュール５５２ａ〜ｂ、及びアナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）モジュール５５３ａ〜ｂを含む。いくつかの実施形態では、ＤＡＣモジュール５５２ａ〜ｂ及びＡＤＣモジュール５５３ａ〜ｂは使用されない。いくつかの実施形態では、光通信信号は、二値変調され（例えば、オンオフ変調（ＯＯＫ）を使用して）、データ（例えば、通信情報）の変調及びデータの受信は、他のデジタル回路により実行される。示されるのはまた、光波長バス５１２の一部（光波長バス４１２と同様の）、及び光データバス５１４の一部（光データバス５１４と同様の）である。送信機光モジュール５３５は概して、１つ以上の光変調器５３５ａを含む。受信機光モジュール５４０は概して、１つ以上の光復調器５４０ａを含む。いくつかの実施形態では、ノード５２０ａ／ｂは、簡易化のために省略された他のモジュール又は要素を含む。
【００２５】
波長スイッチ光モジュール５６０は、光波長バス５１２、光データバス５１４、波長スイッチコントローラモジュール５５１、送信機光モジュール５３５、及び受信機光モジュール５４０に結合される。送信機光モジュール５３５は、コントローラモジュール５５０のＤＡＣモジュール５５２ａ〜ｂに結合される。受信機光モジュール５４０は、コントローラモジュール５５０のＡＤＣモジュール５５３ａ〜ｂに結合される。
【００２６】
ＤＡＣモジュール５５２ａ〜ｂは、データがノード５２０ａ／ｂの送信機部によって送信されるためのデジタル信号のアナログ表現を生成する。いくつかの実施形態では、アナログ表現は、同相及び直交（ＩＱ）信号であり、ＤＡＣモジュール５５２ａは、信号の同相（Ｉ）表現を提供し、ＤＡＣモジュール５５２ｂは、信号の直交（ＩＱ）表現を提供する。送信されることになるデータは、示されない他のモジュールにおいて発信し、コントローラモジュール５５０に提供される。
【００２７】
ＡＤＣモジュール５５３ａ〜ｂは、ノード５２０ａ／ｂの受信機部によって受信されるデータを搬送するアナログ信号のデジタル表現を生成する。いくつかの実施形態では、受信されたアナログ信号はＩＱ信号である。ＡＤＣモジュール５５３ａは、受信されたアナログ信号の同相（Ｉ）表現を提供し、ＡＤＣモジュール５５３ｂは、受信されたアナログ信号の直交（Ｑ）表現を提供する。デジタル表現は、受信されたデータの回復のための、示されない他のモジュールに送信される。
【００２８】
ノード５２０ａ／ｂを使用した光信号送信について、送信機光モジュール５３５は、接続５８０ｉから搬送波を受信し、接続５８０ｅ〜ｆから、ＤＡＣモジュール５５２ａ〜ｂによって生成されたアナログ情報信号を受信する。送信機光モジュール５３５は、アナログ情報信号を使用して搬送波を変調することによって光通信信号を生成し、接続５８０ｋを使用して波長スイッチ光モジュール５６０に光通信信号を送信する。波長スイッチ光モジュール５６０は、光データバス５１４に光通信信号を注入する（例えば、発射する）。
【００２９】
ノード５２０ａ／ｂを使用した光信号受信について、波長スイッチ光モジュール５６０は、光データバス５１４から受信された光通信信号を受信する。波長スイッチ光モジュール５６０は、接続５８０ｍを使用して受信機光モジュール５４０に受信された光通信信号を送信し、接続５８０ｊを使用して受信機光モジュール５４０に局所的発振器波形を送信する。受信機光モジュール５４０は、受信された光通信信号をミックスダウンするために局所的発振器波形を使用し、コントローラモジュール５５０のＡＤＣモジュール５５３ａ〜ｂに結果として生じるアナログ信号を送信する。光信号受信の更なる詳細は、図６Ａ〜Ｂに関連して議論される。
【００３０】
制御、測定、及びデータ信号は、接続５８０ａ〜ｄを使用して波長スイッチコントローラモジュール５５１と波長スイッチ光モジュール５６０との間で交換される。４つの接続（５８０ａ〜ｄ）の実施例が示されるが、いくつかの実施形態では、更に多くの接続、又は更に少ない接続が存在する。いくつかの実施形態では、制御、測定、及びデータ信号は、デジタル及び／又はアナログ電気信号を含む。
【００３１】
ノード５２０ａ／ｂの波長スイッチ光モジュール５６０の詳細は、図５Ｂに示される。いくつかの実施形態では、波長スイッチ光モジュール５６０は概して、第１の送信機（Ｔｘ）光同調モジュール５６１、第２のＴｘ光同調モジュール５６２、Ｔｘ光源５６３、Ｔｘ光変調器５６４、及び接続５６５ａ〜ｃを含む送信機部を含む。波長スイッチ光モジュール５６０はまた、概して、第１の受信機（Ｒｘ）光同調モジュール５７１、第２のＲｘ光同調モジュール５７２、Ｒｘ光源５７３、及び接続５７４ａ〜ｂを含む受信機部を含む。加えて、いくつかの実施形態では、Ｔｘ及びＲｘ光源５６３及び５７３は含まれない。代わりに、別個の光源における局所的発振器が必要とされない直接検出及び／又は非コヒーレントシグナリング処理が使用される。このケースでは、所望の搬送波のソースは、光波長バス５１２から直接であり、又はＴｘ若しくはＲｘ光同調モジュール５６２及び／若しくは５７２を通じてであり、それによって、光波長バス５１２（又は、光波長バス５１２及びＴｘ若しくはＲｘ光同調モジュール５６２及び／若しくは５７２の組み合わせ）は、所望の搬送波を出力する光源であると見なされる。
【００３２】
波長スイッチコントローラモジュール５５１は、制御、データ、及び測定信号を交換するために、接続５８０ａ〜ｄによって波長スイッチ光モジュール５６０に結合される。Ｔｘ光源５６３は、第２のＴｘ光同調モジュール５６２、及びＴｘ光変調器５６４に結合される。加えて、Ｔｘ光源５６３は、接続５８０ｉを介して、送信機光モジュール５３５（図５Ａの）の光変調器５３５ａに結合される。光波長バス５１２は、接続５６５ａによって第２のＴｘ光同調モジュール５６２に、接続５６５ｂによってＴｘ光変調器５６４に結合される。第１のＴｘ光同調モジュール５６１は、接続５８０ｋによって光変調器５３５ａ（図５Ａの）に結合される。
【００３３】
第２のＲｘ光同調モジュール５７２は、接続５７４ｂによって光波長バス５１２に結合され、Ｒｘ光源５７３に結合される。Ｒｘ光源５７３は、接続５８０ｊによって受信機光モジュール５４０（図５Ａの）の光復調器５４０ａに結合される。第１のＲｘ光同調モジュール５７１は、接続５７４ａによって光データバス５１４に結合され、接続５８０ｍによって光復調器５４０ａ（図５Ａの）に結合される。いくつかの実施形態では、ノード（例えば、５２０ａ／ｂ）は、１つよりも多い受信機部を含んでもよい。
【００３４】
いくつかの実施形態では、第１のＴｘ光同調モジュール５６１、第２のＴｘ光同調モジュール５６２、第１のＲｘ光同調モジュール５７１、及び第２のＲｘ光同調モジュール５７２は、１つ以上の光カプラ、光出力スプリッタ、光−電気素子、１つ以上の電流同調リングフィルタ、及び／又は熱同調リングフィルタを含む。いくつかの実施形態では、光同調モジュール５６１、５６２、５７１、及び５７２のうちの１つ以上は、１つ以上の電流同調リングフィルタを含み、熱同調リングフィルタを含まない。リングフィルタの共振同調のための搬送波注入／消耗の使用は、搬送波の異なるターゲット周波数へのノードのより高速な同調及びスイッチングを可能にすることを支援する。この利点は特に、ナノ秒レベルのネットワーク再構成に貢献することができるスイッチネットワークについて、及び個々のネットワークパケットについてのスイッチングについての光周波数コームジェネレータ４１６によって生成された光周波数コームを含む光スイッチデータネットワークシステムにおいて顕著である（そのような頻繁なスイッチング及び再構成を必要としない運搬ネットワークと比較して）。
【００３５】
いくつかの実施形態では、光スイッチデータネットワークシステム３００又は４００は、図５Ａ〜Ｂに示されるモジュールの全て又は一部を使用して信号衝突回避を有益に実施する。信号衝突は、複数のノード（光データバス５１４上の）が同一の波長／周波数において送信することになった場合に発生することがある。このシナリオは、干渉を生じさせ、信号の完全性を弱め、又はそうでない場合、信号の完全性を損なわせる。したがって、いくつかの実施形態では、光波長バス５１２は、光データバス５１４を通じてデータを送信及び受信するための非変調搬送波を提供又は生成するための波長ルーティングのためだけでなく、衝突回避をも目的として使用される。言い換えると、本明細書で説明される衝突回避システムは、ノードを共に接続する光バス５１２及び５１４の両方のタイプの組み合わせを含む光スイッチデータネットワークシステムにおける光波長バス５１２の追加の機能の改善及び利点を可能にする。
【００３６】
いくつかの実施形態では、衝突回避システムは、光波長バス５１２に接続された光同調モジュール（例えば、５６２）を組み込むことによって実施される。いくつかの実施形態では、第２のＴｘ光同調モジュール５６２は、光出力スプリッタ及び同調可能光フィルタ（例えば、同調可能リングフィルタ）を含む。光出力スプリッタは、光波長バス５１２からの光出力のごく少数（例えば、１０％）を結合し、同調可能光フィルタは、結合された光波（例えば、光波長バス５１２によって運搬される波形）から所望の波長（例えば、ターゲット周波数）における波形を抽出する。
【００３７】
いくつかの実施形態では、光波長バス５１２上の所望の波長の存在は、予約信号の役割を果たす（すなわち、それは、この実施形態については変調されない）。そのような実施形態では、第２のＴｘ光同調モジュール５６２はまた、光検出器を含む。光検出器は、同調可能光フィルタに従い、所望の波長において抽出された光波の出力を測定する。Ｔｘ光源５６３が同調され、所望の波長において放射する前に、第２のＴｘ光同調モジュール５６２の同調可能光フィルタは、波長に同調され、光検出器は、その波長における光出力レベルを報告する。そのような実施形態では、波長は、光出力レベルが特定の閾値よりも高い場合に占有されると判定され、Ｔｘ光源５６３は、その波長に同調すること及び光通信信号を注入することを延期又は取り消し、それによって、衝突を回避する。すなわち、いくつかの実施形態では、光波長バス５１２上の所望の波長は、上記説明された予約信号の役割を果たす。したがって、予約データの存在を検出すると、コントローラモジュール５５０は、上記説明された衝突回避のオプションの全て又は一部を実施する。
【００３８】
いくつかの実施形態では、第２のＴｘ光同調モジュール５６２は、信号処理モジュール５６６に抽出された光波を送信する。信号処理モジュール５６６は、デジタイザ、変換器、復調器、フィルタ、及び／又は他の信号処理モジュールのうちの１つ以上を含む。信号処理モジュール５６６は、抽出された光波形が予約信号であるかどうか及び／又は予約情報を含むかどうかを判定するように構成される。そうである場合、信号処理モジュール５６６は、波長スイッチコントローラモジュール５５１に予約情報（又は、抽出された光波形が予約信号であることの単純な真／偽インジケーション）を提供する（例えば、接続５８０ｃ〜ｄを通じて）。予約情報により、波長スイッチコントローラモジュール５５１は、抽出された光波形が現在占有された波長であるかどうかを判定する。波長は、光波形が予約信号であり又は予約情報により変調されると判定される場合に占有されると判定される。この状況では、波長スイッチコントローラモジュール５５１は、Ｔｘ光源５６３又は第２のＴｘ光同調モジュール５６２（例えば、Ｔｘ光源５６３を含まない実施形態では）に、その波長への同調を延期又は取り消しさせ（接続５８０ａ〜ｂを通じた制御信号により）、それによって、ノード５２０ａ／ｂは、光データバス５１４に光通信信号を注入することを延期又は取り消し、それによって、衝突を回避する。
【００３９】
図６Ａは、いくつかの実施形態に従った、ネットワークノードを共に接続する光波長バス（例えば、５１２）及び光データバス（例えば、５１４）の両方の組み合わせを含む光スイッチデータネットワークシステムにおける衝突回避のための上記説明された技術の一部を実施する光スイッチデータネットワークシステム（例えば、３００又は４００）の要素についての簡易化された例示的な処理６００Ａのフローチャートである。特に、処理６００Ａは、所望の搬送波又はターゲット周波数が受信ノードに光通信信号を送信するために利用可能であるかどうかを送信ノードが判定することを可能にする。図６Ａは、図５Ａ〜Ｂを参照して議論される。特定のステップ、ステップの順序、及びステップの組み合わせは、例示及び説明のみを目的に示される。他の実施形態は、同様の機能を実行するために、異なるステップ、ステップの順序、及びステップ組み合わせを使用してもよい。
【００４０】
ステップ６０５において、光スイッチデータネットワーク（例えば、５００）の第１のノード（例えば、ノード５２０ａ）が光スイッチデータネットワーク（５００）の第２のノード（例えば、ノード５２０ｂ）に送信する通信情報を有すると判定される。光スイッチデータネットワーク（５００）は、第１のノード（５２０ａ）及び第２のノード（５２０ｂ）と同一又は同様である複数のノードを有する。光スイッチデータネットワークのノードは、光データバス（５１４）及び光波長バス（５１２）によって接続される。
【００４１】
ステップ６１０において、第１の予約信号が光波長バス（５１２）上に存在するかどうかが第１のノード（５２０ａ）において判定される。第１の予約信号は、ターゲット周波数を含む。
【００４２】
ステップ６１１において、第１の予約信号が光波長バス（５１２）上に存在すると判定される場合、処理フローは、ステップ６１５に続く。ステップ６１５において、ステップ６１１における判定に基づいて、第１のノード（５２０ａ）は、光データバス（５１４）に光通信信号を注入することを延期し（又は、取り消し）、次いで、上記を繰り返すためにステップ６１０に戻る。いくつかの実施形態では、光データバス（５１４）に光通信信号を注入することを延期又は取り消す決定は、波長スイッチコントローラモジュール５５１において判定される。いくつかの実施形態では、光データバス（５１４）に第１の光通信信号を注入することが閾値の遅延時間よりも長く延期される場合、注入することが取り消される。いくつかの実施形態では、第１のノード（５２０ａ）からの送信を延期するのではなく、第１の光同調モジュール（５６１）は、ターゲット周波数に等しくない別の送信周波数に同調される。いくつかの実施形態では、予約信号がターゲット周波数において検出される場合、第１のノード（５２０ａ）は、光スイッチデータネットワーク（５００）の異なるノードとの通信をスケジュールする。他の送信周波数において光通信信号を送信した後、第１のノード（５２０ａ）は、予約信号がターゲット周波数において光波長バス（５１２）上に存在するか否かを判定することに再度戻ってもよい。
【００４３】
ステップ６１１において、第１の予約信号が光波長バス（５１２）上に存在しないと判定された場合、処理フローは、ステップ６２０に続く。ステップ６２０において、ステップ６１１における判定に基づいて、第１のノード（５２０ａ）は、第１のノード（５２０ａ）の光源（例えば、Ｔｘ光源５６３又は光波長バス５１２から直接）及び第１の光同調モジュール（５６１）を使用して光データバス（５１４）に光通信信号を注入する。受信ノード（すなわち、第２のノード）は次いで、光データバス（５１４）を通じて光通信信号を受信する（ステップ６２５において）。
【００４４】
図６Ｂは、いくつかの実施形態に従った、光スイッチデータネットワークシステムにおける衝突回避のための上記説明された技術の追加の部分を実施する光スイッチデータネットワークシステム（例えば、３００又は４００）の要素についての簡易化された例示的な処理６００Ｂのフローチャートである。特に、処理６００Ｂは、送信ノードが所望の搬送波若しくはターゲット周波数の制御を行い、若しくはそれらを予約し、又はそうでない場合、所望の搬送波が現在使用中であることを他のノードに示すことを可能にする。特定のステップ、ステップの順序、及びステップの組み合わせは、例示及び説明のみを目的に示される。他の実施形態は、同様の機能を実行するために、異なるステップ、ステップの順序、及びステップの組み合わせを使用してもよい。図６Ｂは、図５Ａ〜Ｂを参照して議論される。
【００４５】
いくつかの実施形態では、実施例の処理６００Ｂの少なくともいくつかの部分は、図６Ａのステップ６１１の後、且つステップ６２０の前に行われる。ステップ６３０において、第２の予約信号は、第１のノード（５２０ａ）において生成される。第２の予約信号は、ターゲット周波数を含む。ステップ６３５において、第２の予約信号は、光波長バス（５１２）に注入され、それによって、ターゲット周波数の波長を予約する。いくつかの実施形態では、第２の予約信号は、接続（５６５ｂ）を介して第１のＴｘ光変調器（５６４）によって注入される。
【００４６】
ステップ６４０において、第２の予約信号は、光波長バス（５１２）を使用して光スイッチデータネットワークシステム（５００）の別のノード（ノード５２０ａ及びノード５２０ｂと同様の）において受信される。次いで、ステップ６４５において（ステップ６１０及び６１１について上記説明されたように）、他のノードが第２の予約信号を検出する場合（光波長バス５１２を使用して）、次いで（ステップ６１５について上記説明されたように）、他のノードは、第２の通信信号が同一のターゲット周波数を使用し又は含む場合に、光データバス（５１４）に第２の通信信号を注入することを延期する（又は、取り消す）。
【００４７】
図７は、いくつかの実施形態に従った、光スイッチデータネットワークシステム（例えば、３００又は４００）における衝突回避のための上記説明された技術の別の部分を実施する送信ノードについての簡易化された例示的な処理７１０のフローチャートである。特に、処理７１０は、所望の搬送波又はターゲット周波数が受信ノードに光通信信号を送信するために利用可能であるかどうかを判定することの更なる詳細を提供する。特定のステップ、ステップの順序、及びステップの組み合わせは、例示及び説明のみを目的に示される。他の実施形態は、同様の機能を実行するために、異なるステップ、ステップの順序、及びステップの組み合わせを使用してもよい。いくつかの実施形態では、実施例の処理７１０の全て又は一部は、実施例の処理６００Ａのステップ６１０の一部である。図７は、図５Ａ〜Ｂを参照して議論される。
【００４８】
ステップ７１１において、第１のノード（５２０ａ）の第２の光同調モジュール（５６２）は、ターゲット周波数に同調される。ステップ７１２において、波形は、第２の光同調モジュール（５６２）において光波長バス（５１２）から受信される。次いで、ステップ７１３において、受信された波形が第１の予約信号を含む場合に、第１の予約信号が光波長バス（５１２）上に存在すると判定される。
【００４９】
図８は、いくつかの実施形態に従った、光スイッチデータネットワークにおける衝突回避のための上記説明された技術の別の部分を実施する送信ノードについての簡易化された例示的な処理８３０のフローチャートである。特に、処理８３０は、所望の搬送波若しくはターゲット周波数の制御を行い、若しくはそれらを予約し、又はそうでない場合、所望の搬送波が現在使用中であることを他のノードに示すことの更なる詳細を提供する。特定のステップ、ステップの順序、及びステップの組み合わせは、例示及び説明のみを目的に示される。他の実施形態は、同様の機能を実行するために、異なるステップ、ステップの順序、及びステップの組み合わせを使用してもよい。いくつかの実施形態では、実施例の処理８３０の全て又は一部は、実施例の処理６００Ｂのステップ６３０の一部である。図８は、図５Ａ〜Ｂを参照して議論される。
【００５０】
ステップ８３３において、搬送波は、第１のノード（５２０ａ）の光源（例えば、Ｔｘ光源５６３、光波長バス５１２から直接、又は第２のＴｘ光同調モジュール５６２）から出力される。ステップ８３４において、第２の予約信号は、予約情報により搬送波を変調することによって第１のノード（５２０ａ）の第１の光変調器（５６４）によって生成される。次いで、ステップ８３５において、第２の予約信号は、光波長バス（５１２）に第１の光変調器（５６４）によって注入される。
【００５１】
図９は、いくつかの実施形態に従った、光スイッチデータネットワークにおける衝突回避のための上記説明された技術の別の部分を実施する送信ノードについての簡易化された例示的な処理９２０のフローチャートである。特に、処理９２０は、送信ノードにおいて光通信信号を生成することの更なる詳細を提供する。特定のステップ、ステップの順序、及びステップの組み合わせは、例示及び説明のみを目的に示される。他の実施形態は、同様の機能を実行するために、異なるステップ、ステップの順序、及びステップの組み合わせを使用してもよい。いくつかの実施形態では、実施例の処理９２０の全て又は一部は、実施例の処理６００Ａのステップ６２０の一部である。図９は、図５Ａ〜Ｂを参照して議論される。
【００５２】
ステップ９２１において、搬送波は、第１のノード（５２０ａ）の光源（例えば、Ｔｘ光源５６３、光波長バス５１２から直接、又は第２のＴｘ光同調モジュール５６２）から出力される。ステップ９２２において、光通信信号は、通信情報（ＤＡＣモジュール５５２ａ〜ｂからの）により搬送波を変調することによって第１のノード（５２０ａ）の第２の光変調器（５３５ａ）によって生成される。ステップ９２３において、光通信信号は、第１の光同調モジュール（５６１）を使用して光データバス（５１４）に注入される。いくつかの実施形態では、光通信信号は、ターゲット周波数に第１の光同調モジュール（５６１）を同調することによって光データバス（５１４）に注入される。
【００５３】
図１０は、いくつかの実施形態に従った、光スイッチデータネットワークにおける衝突回避のための上記説明された技術の別の部分を実施する送信ノードについての簡易化された例示的な処理１０００のフローチャートである。特に、処理１０００は、光波長バスからの受信された波形を使用して送信ノードにおいて光源によって搬送波を出力することの更なる詳細を提供する。特定のステップ、ステップの順序、及びステップの組み合わせは、例示及び説明のみを目的に示される。他の実施形態は、同様の機能を実行するために、異なるステップ、ステップの順序、及びステップの組み合わせを使用してもよい。いくつかの実施形態では、実施例の処理１０００の全て又は一部は、実施例の処理８３０のステップ８３３の一部としての搬送波を出力することの一部であり、及び／又は実施例の処理９２０のステップ９２１の一部としての搬送波を出力することの一部である。いくつかの実施形態では、同一の搬送波は、予約信号を生成し、光通信信号を生成するために使用されてもよい。図１０は、図５Ａ〜Ｂを参照して議論される。
【００５４】
ステップ１００５において、第１のノードの第２の光同調モジュール（５６２）は、ターゲット周波数に同調される。ステップ１０１０において、波形は、第２の光同調モジュール（５６２）を使用して光波長バス（５１２）から受信される。ステップ１０１５において、波形は、第２の光同調モジュール（５６２）から光源（例えば、Ｔｘ光源５６３を含む実施形態について）において受信される。次いで、ステップ１０２０において、搬送波は、光源（例えば、Ｔｘ光源５６３、光波長バス５１２から直接、又は第２のＴｘ光同調モジュール５６２）から出力され、搬送波は、受信された波形に基づいている。いくつかの実施形態では、光波長バス（５１２）は、複数の非変調光波形を運搬し、各々の非変調光波形は、それぞれの中心周波数を有し、受信された波形は、非変調光波形のうちの１つである。光源５６３を含むいくつかの実施形態では、光源（５６３）は、受信された波形を使用して同調される（例えば、注入同期を使用して）光エミッタ（図示せず、例えば、レーザ）を使用して搬送波を出力する。いくつかの実施形態では、光源（５６３）は、光カプラ及び／又は受信された波形を増幅する光増幅器（図示せず）を使用して搬送波を出力する。すなわち、光源（５６３）は、受信された波形の信号調節を実行し又は実行しないで受信された波形を直接出力する。
【００５５】
図１１は、いくつかの実施形態に従った、光スイッチデータネットワークにおける衝突回避のための上記説明された技術の別の部分を実施する受信ノード（例えば、実施例の処理６００Ａの第２のノード）についての簡易化された例示的な処理１１４０のフローチャートである。特に、処理１１４０は、受信ノードにおいて光通信信号を受信することの更なる詳細を提供する。特定のステップ、ステップの順序、及びステップの組み合わせは、例示及び説明のみを目的に示される。他の実施形態は、同様の機能を実行するために、異なるステップ、ステップの順序、及びステップの組み合わせを使用してもよい。いくつかの実施形態では、実施例の処理１１４０の全て又は一部は、実施例の処理６００Ａのステップ６２５の一部である。図１１は、図５Ａ〜Ｂを参照して議論される。
【００５６】
ステップ１１４１において、第２のノード（５２０ｂ）の第１の光同調モジュール（５７１）は、ターゲット周波数に同調される。ステップ１１４２において、光通信信号は、光データバス（５１４）から第１の光同調モジュール（５７１）において受信される。ステップ１１４３において、光局所的発振器波形は、第２のノード（５２０ｂ）の光源（例えば、Ｒｘ光源５７３、光波長バス５１２から直接、又は第２のＲｘ光同調モジュール５７２）によって出力される。次いで、ステップ１１４４において、復調通信信号は、光局所的発振器波形を使用して光通信信号から第２のノード（５２０ｂ）の光復調器（５４０ａ）によって生成される。
【００５７】
図１２は、いくつかの実施形態に従った、光スイッチデータネットワークにおける衝突回避のための上記説明された技術の別の部分を実施する受信ノード（例えば、実施例の処理６００Ｂの第２のノード）についての簡易化された例示的な処理１２４３のフローチャートである。特に、処理１２４３は、光波長バスからの受信された波長を使用して受信ノードにおいて光源によって光局所的発振器波形を出力することの更なる詳細を提供する。特定のステップ、ステップの順序、及びステップの組み合わせは、例示及び説明のみを目的に示される。他の実施形態は、同様の機能を実行するために、異なるステップ、ステップの順序、及びステップの組み合わせを使用してもよい。いくつかの実施形態では、実施例の処理１２４３の全て又は一部は、実施例の処理１１４０のステップ１１４３の一部である。図１２は、図５Ａ〜Ｂを参照して議論される。
【００５８】
ステップ１２４３ａにおいて、第２のノード（５２０ｂ）の第２の光同調モジュール（５７２）は、ターゲット周波数に同調される。ステップ１２４３ｂにおいて、波形は、第２の光同調モジュール（５７２）において光波長バス（５１２）から受信される。ステップ１２４３ｃにおいて、波形は、第２の光同調モジュール（５７２）から第２のノード（５２０ｂ）の光源（例えば、Ｒｘ光源５７３を含む実施形態について）において受信される。次いで、ステップ１２４３ｄにおいて、光局所的発振器波形は、光源（例えば、Ｒｘ光源５７３、光波長バス５１２から直接、又は第２のＲｘ光同調モジュール５７２）から出力され、光局所的発振器波形は、受信された波形に基づいている。
【００５９】
いくつかの実施形態では、光波長バス（５１２）は、複数の非変調光波形を運搬し、各々の非変調光波形は、それぞれの中心周波数を有し、受信された波形は、非変調光波形のうちの１つである。光源５７３を含むいくつかの実施形態では、光源（５７３）は、受信された波形を使用して同調される（例えば、注入同期を使用して）光エミッタ（図示せず、例えば、レーザ）を使用して光局所的発振器波形を出力する。いくつかの実施形態では、光源（５７３）は、光カプラ及び／又は受信された波形を増幅する光増幅器（図示せず）を使用して光局所的発振器波形を出力する。すなわち、光源（５７３）は、受信された波形の信号調節を実行し又は実行しないで受信された波形を直接出力する。
【００６０】
その１つ以上の実施例が添付図面において例示された、開示される発明の実施形態に詳細に参照してきた。各々の実施例は、本技術を限定することなく、本技術の説明によって提供されてきた。実際に、本明細書は、本発明の特定の実施形態に関して詳細に説明されてきたが、当業者は、先述したことの理解に到達すると、それらの実施形態への修正、それらの実施形態の変更、及びそれらの実施形態への同等物を容易に認識することができる。例えば、１つの実施形態の一部として例示又は説明された特徴は、更なる実施形態をなおも得るために別の実施形態と共に使用されてもよい。よって、本主題は、添付の特許請求の範囲及びそれらの同等物の範囲内で全てのそのような修正及び変更をカバーすることが意図される。本発明のそれらの及び他の修正及び変更は、添付の特許請求の範囲に特に更に示される、本発明の範囲から逸脱することなく当業者によって実施されてもよい。更に、当業者は、前述の説明が例示にすぎず、本発明を限定することを意図していないことを認識するであろう。
【図１】
2019519178.tif 000003
【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【手続補正書】
【提出日】平成31年2月4日(2019.2.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光データバスと、
光波長バスと、
複数のノードと、を備え、各々のノードは、前記光データバスによって前記複数のノードの他のノードに接続され、各々のノードは、前記光波長バスによって前記他のノードに接続され、
前記複数のノードの第１のノードは、
（ｉ）前記第１のノードが前記複数のノードの第２のノードに送信する通信情報を有すると判定し、
（ｉｉ）ターゲット周波数を含む第１の予約信号が前記光波長バス上に存在するかどうかを判定し、
（ｉｉｉ）前記第１の予約信号が前記光波長バス上に存在しないと判定される場合、前記光データバスに光通信信号を注入し、前記光通信信号は、前記通信情報及び搬送波を含み、前記搬送波は、前記ターゲット周波数を含み、
（ｉｖ）前記第１の予約信号が前記光波長バス上に存在すると判定される場合、前記光データバスに前記光通信信号を注入することを延期または取り消すように構成され、
前記第２のノードは、前記光データバスを使用して前記光通信信号を受信するように構成される、システム。
【請求項２】
（ｉｉｉ）の前に、
前記第１のノードは、第２の予約信号を生成し、前記光波長バスに前記第２の予約信号を注入するように構成され、前記第２の予約信号は、前記ターゲット周波数を含み、
前記複数のノードの他のノードは、前記光波長バスを使用して前記第２の予約信号を受信するように構成され、
前記他のノードのノードが前記第２の予約信号を検出する場合、そのノードは、第２の通信信号が前記ターゲット周波数を含む場合に、前記光データバスに前記第２の通信信号を注入することを延期または取り消すように構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記第１のノードは、送信機部を含み、前記送信機部は、
前記搬送波を出力する光源と、
前記光源及び前記光波長バスに結合された第１の光変調器であって、前記第１の光変調器は、予約情報により前記搬送波を変調することによって前記第２の予約信号を生成し、前記第１の光変調器は、前記光波長バスに前記第２の予約信号を注入する、前記第１の光変調器と、
前記光源及び第１の光同調モジュールに結合された第２の光変調器であって、前記第１の光同調モジュールは、前記光データバスに結合され、前記第２の光変調器は、前記通信情報により前記搬送波を変調することによって前記光通信信号を生成する、前記第２の光変調器と、を含み、
前記第１の光同調モジュールは、前記第２の光変調器から前記光通信信号を受信し、前記光データバスに前記光通信信号を注入する、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記第１のノードの前記送信機部は更に、
前記光波長バス及び前記光源に結合された第２の光同調モジュールを含み、
前記第２の光同調モジュールは、前記ターゲット周波数に同調することによって前記光波長バスから受信された波形を受信し、前記受信された波形は、前記ターゲット周波数を含み、
前記光源は、前記第２の光同調モジュールから前記受信された波形を受信し、
前記光源は、前記受信された波形に基づいて前記搬送波を出力し、
前記光波長バスは、複数の非変調光波形を運搬し、
各々の非変調光波形は、それぞれの中心周波数を有し、
前記受信された波形は、前記非変調光波形のうちの１つである、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記光源は、前記受信された波形を使用して同調される光エミッタを使用して前記搬送波を出力する、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記光源は、前記搬送波を出力し、前記搬送波は、前記光波長バスの搬送波である、請求項４に記載のシステム。
【請求項７】
前記第１のノードは、送信機部を含み、前記送信機部は、
前記光データバスに結合された第１の光同調モジュールと、
前記光波長バスに結合された第２の光同調モジュールと、を含み、
前記ターゲット周波数に前記第１の光同調モジュールを同調する前に、
前記第２の光同調モジュールは、前記ターゲット周波数に同調することによって前記光波長バスから受信された波形を受信し、
前記受信された波形は、前記ターゲット周波数を含み、
前記受信された波形が前記第１の予約信号を含む場合、前記第１の予約信号が前記光波長バス上に存在すると判定される、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記第２のノードは、受信機部を含み、前記受信機部は、
前記光データバスに結合された第１の光同調モジュールであって、前記第１の光同調モジュールは、前記ターゲット周波数に同調することによって前記光データバスから前記光通信信号を受信する、前記第１の光同調モジュールと、
前記第１の光同調モジュールに結合された光復調器であって、前記光復調器は、前記第１の光同調モジュールから前記光通信信号を受信し、前記光通信信号から非変調通信信号を生成する、前記光復調器と、を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記第２のノードの前記受信機部は更に、前記ターゲット周波数を含む光局所的発振器波形を出力する光源を含み、
前記第２のノードの前記受信機部は更に、前記光波長バス及び前記光源に結合された第２の光同調モジュールを含み、前記第２の光同調モジュールは、前記ターゲット周波数に同調することによって前記光波長バスから受信された波形を受信し、前記受信された波形は、前記ターゲット周波数を含み、
前記光源は、前記第２の光同調モジュールから前記受信された波形を受信し、
前記光源は、前記受信された波形に基づいて前記光局所的発振器波形を出力し、
前記光波長バスは、複数の非変調光波形を運搬し、
各々の非変調光波形は、それぞれの中心周波数を有し、
前記受信された波形は、前記非変調光波形のうちの１つである、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
方法であって、
（ｉ）第１のノードが第２のノードに送信する通信情報を有すると判定することを備え、前記第１のノード及び前記第２のノードは、複数のノードのノードであり、前記複数のノードの各々のノードは、光データバス及び光波長バスによって前記複数のノードの他のノードに接続され、前記方法は更に、
（ｉｉ）第１の予約信号が前記光波長バス上に存在するかどうかを判定することを備え、前記第１の予約信号は、ターゲット周波数を含み、前記方法は更に、
（ｉｉｉ）前記第１の予約信号が前記光波長バス上に存在しないと判定される場合、前記光データバスに光通信信号を注入し、前記光データバスを使用して前記第２のノードにおいて前記光通信信号を受信することを備え、前記光通信信号は、前記通信情報及び搬送波を含み、前記搬送波は、前記ターゲット周波数を含み、前記方法は更に、
（ｉｖ）前記第１の予約信号が前記光波長バス上に存在すると判定される場合、前記光データバスに前記光通信信号を注入することを延期または取り消すことと、を備える、方法。
【請求項１１】
（ｉｉｉ）の前に、
前記第１のノードにおいて、第２の予約信号を生成することを更に備え、前記第２の予約信号は、前記ターゲット周波数を含み、前記方法は更に、
前記光波長バスに前記第２の予約信号を注入することと、
前記複数のノードの別のノードにおいて、前記光波長バスを使用して前記第２の予約信号を受信することと、
前記他のノードが前記第２の予約信号を検出し、第２の通信信号が前記ターゲット周波数を含む場合、前記他のノードにおいて、前記光データバスへの前記第２の通信信号の注入を延期または取り消すことと、を更に備える、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記第１のノードは更に、光源、第１の光同調モジュール、第１の光変調器、及び第２の光変調器を含み、
前記方法は更に、
前記光源によって、前記搬送波を出力することと、
前記第１の光変調器によって、予約情報により前記搬送波を変調することによって前記第２の予約信号を生成することと、
前記第１の光変調器によって、前記光波長バスに前記第２の予約信号を注入することと、
前記第２の光変調器によって、前記通信情報により前記搬送波を変調することによって前記光通信信号を生成することと、
前記第１の光同調モジュールによって、前記光データバスに前記光通信信号を注入することと、を備える、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記第１のノードは更に、第２の光同調モジュールを含み、
前記方法は更に、
前記ターゲット周波数に前記第２の光同調モジュールを同調することと、
前記第２の光同調モジュールによって、前記光波長バスから受信された波形を受信することと、
前記光源によって、前記第２の光同調モジュールから前記受信された波形を受信することと、
前記光源によって、前記受信された波形に基づいて前記搬送波を出力することと、
を備え、
前記光波長バスは、複数の非変調光波形を運搬し、
各々の非変調光波形は、それぞれの中心周波数を有し、
前記受信された波形は、前記非変調光波形のうちの１つである、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記第１のノードは、前記光データバスに結合された第１の光同調モジュール及び前記光波長バスに結合された第２の光同調モジュールを含み、
前記方法は更に、
前記ターゲット周波数に前記第２の光同調モジュールを同調することと、
前記第２の光同調モジュールにおいて、前記光波長バスから受信された波形を受信することであって、前記受信された波形は、前記ターゲット周波数を含む、前記受信することと、
前記受信された波形が前記第１の予約信号を含む場合、前記第１の予約信号が前記光波長バス上に存在すると判定することと、を備える、請求項１０に記載の方法。
【請求項１５】
前記第２のノードは、第１の光同調モジュール及び光復調器を含み、
前記方法は更に、
前記ターゲット周波数に前記第１の光同調モジュールを同調することと、
前記第１の光同調モジュールによって、前記光データバスから前記光通信信号を受信することと、
前記光復調器によって、前記光通信信号から復調通信信号を生成することと、を備える、請求項１０に記載の方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
ノード５２０ａ／ｂ（例えば、光スイッチデータネットワークシステム３００又は４００と同様である光スイッチデータネットワークシステム５００において使用するための）の詳細は、図５Ａに示される。ノード５２０ａ／ｂは、光スイッチデータネットワークシステム５００のノードである。示される実施例では、ノード５２０ａ／ｂは、ノード４２０ａ〜ｂのいずれかと同様である。例えば、ノード５２０ａは、発信ノードであってもよく、ノード５２０ｂは、宛先ノードであってもよい。いくつかの実施形態に従って、ノード５２０ａ／ｂは概して、光モジュール５３０、コントローラモジュール５５０（例えば、修正された４０／１００ギガビットイーサネット（登録商標）モジュール、又は他の適切なネットワーキングモジュール）、波長スイッチ光モジュール５６０、及び接続５８０ａ〜ｍを含む。光モジュール５３０は概して、送信機光モジュール５３５及び受信機光モジュール５４０を含む。コントローラモジュール５５０は概して、波長スイッチコントローラモジュール５５１、デジタル−アナログ変換器（ＤＡＣ）モジュール５５２ａ〜ｂ、及びアナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）モジュール５５３ａ〜ｂを含む。いくつかの実施形態では、ＤＡＣモジュール５５２ａ〜ｂ及びＡＤＣモジュール５５３ａ〜ｂは使用されない。いくつかの実施形態では、光通信信号は、二値変調され（例えば、オンオフ変調（ＯＯＫ）を使用して）、データ（例えば、通信情報）の変調及びデータの受信は、他のデジタル回路により実行される。示されるのはまた、光波長バス５１２の一部（光波長バス４１２と同様の）、及び光データバス５１４の一部（光データバス４１４と同様の）である。送信機光モジュール５３５は概して、１つ以上の光変調器５３５ａを含む。受信機光モジュール５４０は概して、１つ以上の光復調器５４０ａを含む。いくつかの実施形態では、ノード５２０ａ／ｂは、簡易化のために省略された他のモジュール又は要素を含む。
【国際調査報告】
2019519178.tif 000019
2019519178.tif 000020